基于0.18umcmos工艺的高匹配低噪音电流镜偏置电路的layout设计【字数：11431】
摘 要本课题针对版图中匹配性低，高噪声的问题，提出了一种基于0.18umCMOS工艺的高匹配、低噪音电流镜偏置电路的Layout设计。在基本电流镜电路上增加了多个共源共栅电流镜，使用Aether版图绘制的软件绘制出版图，对版图进行提取后，用calibre完成了DRC、LVS的验证，并通过优化设计的手段，大大提高了版图的匹配性，降低了噪音，从而提高了电路版图的效率和实用性。实验验证结果表明，该版图设计具有高匹配性、低噪音和面积小的特点，符合工艺要求，可直接应用于生产实际。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状与发展前景 1
1.3本文研究目标和主要内容 2
第二章 有源和无源电流镜 3
2.1 基本电流镜 3
2.2 共源共栅电流镜 3
2.3 有源电流镜 4
2.3.1大信号分析 4
2.3.2小信号分析 5
第三章 电流镜偏置电路的设计 6
3.1偏置电路的改进 6
3.2电流镜偏置电路 7
第四章 电流镜偏置电路的版图设计 8
4.1 Aether的介绍 8
4.1.1 Aether Layout Editor 8
4.1.2 Aether的使用操作方法 8
4.2版图的定义及设计流程 12
4.2.1版图的必要文件 13
4.2.2设计规则 14
4.3匹配性设计 16
4.4噪声问题 18
4.4.1差动信号与噪声 18
4.4.2减小噪声的方法 18
4.5闩锁效应 20
4.5.1闩锁效应发生的原理 20
4.5.2避免闩锁效应的措施 22
4.6电路的版图设计与改进 22
4.6.1一些常见器件的版图 23
4.6.2版图设计的匹配性 23
4.6.3电流镜偏置电路的总体版图 27
第五章 电流镜偏置电路的版图验证 31
5.1电流镜偏置电路的版图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
提取 31
5.2 设计规则检查（DRC） 32
5.3 电路与版图一致性验证（LVS） 36
第六章 小结 41
结束语 42
致 谢 43
参考文献 44
附录 45
附录A 绘制的总电路原理图 45
附录B 电流镜偏置电路版图 46
第一章 绪论
1.1引言
随着科技的迅猛高速发展，以及人们对能拥有一个智能化的生活方式的追求，智能化的产品逐渐应运而生，而这些智能化产品的背后，正是需要一个强大的集成电路系统去操作，那么集成电路的研究变得越来越重要，几乎每个智能产品都需要对应的芯片设计。因此，研究适用于生产生活实际的并且高性能的芯片在人们的生活工作学习等方面扮演着越来越重要的角色。
如今，电流镜的作用越来越重要，它已经成为大多数电路系统中重要的模块，是CMOS模拟集成电路的主要基本电路单元之一，多年来已经应用于各种各样的模拟集成电路设计中，用以解决不同的实际问题，设计出更高性能的电路部分。在不同情况的需求下，也使得电流镜电路的结构也不断改进，推陈出新。
集成电路Layout设计是IC设计的重要环节，目前Layout设计工艺也不断突破，从0.25um、0.18um、0.11um到7nm甚至5nm。工艺节点的变小，代表着集成度也越高了。这些进步带来了突破的同时，也增大了设计难度。对于版图设计而言，电路中高噪音的问题也就越来越凸显，所以，降低噪音，提高版图的匹配性也成为近几年来版图设计师的主要研究问题。
本文提出了一种匹配型的电流镜，设计出该电路的版图，使得该版图具有高匹配低噪声的特点。
1.2国内外研究现状与发展前景
本章在基于前人的科研成果下，简单地介绍了模拟版图设计在国内与国外的现状及发展前景，重点介绍电流镜偏置电路在国内外的现状和发展前景以及本文所研究的内容的概况。
电流镜在电子、通信以及医学等装备领域扮演着越来越重要的角色，成为了大多数电路系统不可或缺的一个重要组成部分。因此，不同情况的需求使得电流镜的结构也不断改进，推陈出新，这不仅为电路设计者提供了更多的选择，同时满足了电流镜在不同场合下的应用[1]。
而集成电路版图设计作为IC设计的重要环节，更是显得越加的重要，目前版图设计工艺也不断进步，工艺节点的变小，代表着集成度也越高了。这些进步带来了突破的同时，也增大了设计难度。对于版图设计而言，电路中损耗的问题也就越来越凸显，所以，提高版图设计的匹配性和降低噪声也成为近几年来版图设计师的主要研究问题。
国家为鼓励发展集成电路的政策的出台无一不体现着这个时代是集成电路需要迅速发展的时代。
1.3本文研究目标和主要内容
针对电流镜偏置电路的版图设计需要达到高匹配、低噪声的两种要求，在指导老师的研究方向相似与公司所提供的软件支持下，进行电流镜偏置电路版图设计的高匹配、低噪声的研究，以期研究出可有效减小噪声，节约面积和匹配性较高的版图设计。
本文的主要研究内容是：
1）经过查阅国内外文献，了解了版图设计的基本要求以及应避免的问题，分析并电流镜偏置电路的版图设计的发展现状以及未来的发展趋势，综合比较了不同科研人员研发的电流镜偏置电路的特点，最终确定了本论文需要设计版图的电路方案。
2）经过在公司的培训和学习期间，详细地了解了aether软件的使用，及其设计版图的特点，其软件对版图设计要求较高，能很好地提升版图设计能力。
3）对本课题电路的器件选择有了深刻的认识，分别讨论了版图的功能和特性。
4）对版图方案设计展开了研究，研究具有高匹配、低噪声的两种输出模式特点的版图设计图。为了电流镜偏置电路版图的简易化，节约面积，具有高匹配性和低噪音特性等要求，进行了对版图设计的研究和规划。
5）对电流镜偏置电路版图设计进行DRC、LVS验证和版图提取。
为了完成高匹配、低噪声的电流镜偏置电路版图的设计，本课题需要使用aether 进行画图设计。针对电流镜偏置电路在实际应用中的性能特点和其版图存在的匹配性不高、噪音大的问题，提出了在版图设计中利用专业的技术手段提高版图的匹配性以及降低噪音的研究设计。具体研究电流镜偏置电路的结构特点，初步了解其电路构架；深入研究版图设计的方法和版图检验方法；研究版图设计中的匹配性问题以及降低噪音的优化方法。aether作为一个很好模拟版图设计的平台，其使用起来方便。关于aether的介绍，将在第四章作具体介绍。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状与发展前景 1
1.3本文研究目标和主要内容 2
第二章 有源和无源电流镜 3
2.1 基本电流镜 3
2.2 共源共栅电流镜 3
2.3 有源电流镜 4
2.3.1大信号分析 4
2.3.2小信号分析 5
第三章 电流镜偏置电路的设计 6
3.1偏置电路的改进 6
3.2电流镜偏置电路 7
第四章 电流镜偏置电路的版图设计 8
4.1 Aether的介绍 8
4.1.1 Aether Layout Editor 8
4.1.2 Aether的使用操作方法 8
4.2版图的定义及设计流程 12
4.2.1版图的必要文件 13
4.2.2设计规则 14
4.3匹配性设计 16
4.4噪声问题 18
4.4.1差动信号与噪声 18
4.4.2减小噪声的方法 18
4.5闩锁效应 20
4.5.1闩锁效应发生的原理 20
4.5.2避免闩锁效应的措施 22
4.6电路的版图设计与改进 22
4.6.1一些常见器件的版图 23
4.6.2版图设计的匹配性 23
4.6.3电流镜偏置电路的总体版图 27
第五章 电流镜偏置电路的版图验证 31
5.1电流镜偏置电路的版图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
提取 31
5.2 设计规则检查（DRC） 32
5.3 电路与版图一致性验证（LVS） 36
第六章 小结 41
结束语 42
致 谢 43
参考文献 44
附录 45
附录A 绘制的总电路原理图 45
附录B 电流镜偏置电路版图 46
第一章 绪论
1.1引言
随着科技的迅猛高速发展，以及人们对能拥有一个智能化的生活方式的追求，智能化的产品逐渐应运而生，而这些智能化产品的背后，正是需要一个强大的集成电路系统去操作，那么集成电路的研究变得越来越重要，几乎每个智能产品都需要对应的芯片设计。因此，研究适用于生产生活实际的并且高性能的芯片在人们的生活工作学习等方面扮演着越来越重要的角色。
如今，电流镜的作用越来越重要，它已经成为大多数电路系统中重要的模块，是CMOS模拟集成电路的主要基本电路单元之一，多年来已经应用于各种各样的模拟集成电路设计中，用以解决不同的实际问题，设计出更高性能的电路部分。在不同情况的需求下，也使得电流镜电路的结构也不断改进，推陈出新。
集成电路Layout设计是IC设计的重要环节，目前Layout设计工艺也不断突破，从0.25um、0.18um、0.11um到7nm甚至5nm。工艺节点的变小，代表着集成度也越高了。这些进步带来了突破的同时，也增大了设计难度。对于版图设计而言，电路中高噪音的问题也就越来越凸显，所以，降低噪音，提高版图的匹配性也成为近几年来版图设计师的主要研究问题。
本文提出了一种匹配型的电流镜，设计出该电路的版图，使得该版图具有高匹配低噪声的特点。
1.2国内外研究现状与发展前景
本章在基于前人的科研成果下，简单地介绍了模拟版图设计在国内与国外的现状及发展前景，重点介绍电流镜偏置电路在国内外的现状和发展前景以及本文所研究的内容的概况。
电流镜在电子、通信以及医学等装备领域扮演着越来越重要的角色，成为了大多数电路系统不可或缺的一个重要组成部分。因此，不同情况的需求使得电流镜的结构也不断改进，推陈出新，这不仅为电路设计者提供了更多的选择，同时满足了电流镜在不同场合下的应用[1]。
而集成电路版图设计作为IC设计的重要环节，更是显得越加的重要，目前版图设计工艺也不断进步，工艺节点的变小，代表着集成度也越高了。这些进步带来了突破的同时，也增大了设计难度。对于版图设计而言，电路中损耗的问题也就越来越凸显，所以，提高版图设计的匹配性和降低噪声也成为近几年来版图设计师的主要研究问题。
国家为鼓励发展集成电路的政策的出台无一不体现着这个时代是集成电路需要迅速发展的时代。
1.3本文研究目标和主要内容
针对电流镜偏置电路的版图设计需要达到高匹配、低噪声的两种要求，在指导老师的研究方向相似与公司所提供的软件支持下，进行电流镜偏置电路版图设计的高匹配、低噪声的研究，以期研究出可有效减小噪声，节约面积和匹配性较高的版图设计。
本文的主要研究内容是：
1）经过查阅国内外文献，了解了版图设计的基本要求以及应避免的问题，分析并电流镜偏置电路的版图设计的发展现状以及未来的发展趋势，综合比较了不同科研人员研发的电流镜偏置电路的特点，最终确定了本论文需要设计版图的电路方案。
2）经过在公司的培训和学习期间，详细地了解了aether软件的使用，及其设计版图的特点，其软件对版图设计要求较高，能很好地提升版图设计能力。
3）对本课题电路的器件选择有了深刻的认识，分别讨论了版图的功能和特性。
4）对版图方案设计展开了研究，研究具有高匹配、低噪声的两种输出模式特点的版图设计图。为了电流镜偏置电路版图的简易化，节约面积，具有高匹配性和低噪音特性等要求，进行了对版图设计的研究和规划。
5）对电流镜偏置电路版图设计进行DRC、LVS验证和版图提取。
为了完成高匹配、低噪声的电流镜偏置电路版图的设计，本课题需要使用aether 进行画图设计。针对电流镜偏置电路在实际应用中的性能特点和其版图存在的匹配性不高、噪音大的问题，提出了在版图设计中利用专业的技术手段提高版图的匹配性以及降低噪音的研究设计。具体研究电流镜偏置电路的结构特点，初步了解其电路构架；深入研究版图设计的方法和版图检验方法；研究版图设计中的匹配性问题以及降低噪音的优化方法。aether作为一个很好模拟版图设计的平台，其使用起来方便。关于aether的介绍，将在第四章作具体介绍。
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